DE3118947A1

DE3118947A1 - Waermepumpe mit verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE3118947A1
Application number: DE19813118947
Authority: DE
Inventors: Karsten 7148 Remseck Laing
Original assignee: STANDARD MAGNET GmbH
Current assignee: STANDARD MAGNET GmbH
Priority date: 1981-05-13
Filing date: 1981-05-13
Publication date: 1982-12-02

Description

DK 6929/5P

Wärmepumpe mit Verbrennungsmotor

Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe mit Verbrennungsmotor _r die Nutzwärme durch Abkühlung von Aussenluft liefert.

Bekannte Wärmepumpen zur Raumwärmegewinnung kühlen über einen Rippen-Wärmetauscher einen Aussenluftstrom ab. Solche Anlagen versagen/ sobald der Gefrierpunkt der Aussenluft unterschritten wird. Ein prinzipieller Nachteil aller bekannten Wärmepumpen besteht darin/ daß die Arbeitsziffer während der kältesten Stunden des Tages, in denen die meiste Nutzwärme benötigt wird, am ungünstigsten ist. Deshalb werden zwar auch Wärmepumpen mit Speichern betrieben. Bei der Aufladung bekannter Speicher verringert sich jedoch proportional mit der Aufladung die Leistungsziffer. Schliesslich führt die Deckung der Wärmebedarfsspitzen zu Problemen.

Die Erfindung bezieht sich auf Wärmepumpen/ die auch bei Aussenluft-Temperaturen unterhalb der Nullgrenze betrieben werden können und mit einem Speichersystem ausgerüstet sind, und bei denen der Spitzenbedarf mit einem Speichersystem abgedeckt werden kann. Gemäss der Erfindung besteht der Verdampfer aus Hohlkörpern, die von oben her mit einem Wärmeträger versorgt werden, aus einer verbrennungsmotorisch getriebenen Wärmepumpe/ deren Kondensationswärme einem Latentspeicher und deren Antriebsmotoren-Abwärme einem Speicher für fühlbare Wärme aufgeprägt wird.

Die erfindungsgemässen Wärmetauscher zur Abkühlung der Aussenluft können dadurch bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes betrieben werden. Für den Kreisprozess steht deshalb nicht nur die fühlbare Wärme, sondern auch die Kondensationswärme des sich bildenden Kondensats und die Kristallisationswärme der sich daraus bildenden Eisschichten zur Verfügung. Erfindungsgemäss kann auch zusätzlich zur Luftfeuchtigkeit Wasser auf die Oberfläche verspritzt werde;

Durch zyklisches Abtauen fallen die Eisschichten, da sie nicht durch Wärmetauschrohre festgehalten werden, unter den Wärmetauscher. Die Erfindung sieht Polymere als Werkstoff für die Wärmetauschrippen vor. Hierdurch ist es möglich, Sole mit hinreichend tiefem Gefrierpunkt als Wärmeträger zu verwenden. Die erfindungsgemässen Wärmetauscher werden möglichst hoch so aufgestellt, daß sie von der praktisch immer vorhandenen Aussenluftströmung durchströmt werden. Für Gewächshausheizanlagen können sie erfindungsgemäss als Zäune ausgebildet werden. Auf Gebäuden werden sie zweckmässigerweise oberhalb des Firstes oder auf dem Flachdach angeordnet.

Der Verflüssiger der Wärmepumpe gibt erfindungsgemäss Wärme an einen Latentspeicher ab, dessen Kristallisationstemperatur in der Nähe der Arbeitstemperatur des Heizungssystems liegt. Vorteilhaft werden die Speichergefässe als Rippen eines raumluftdurchströmten Heizkörpers ausgebildet. Bei Heizungen von Gewächshäusern kann der Latentspeicher gleichzeitig zur Aufnahme von Solarwärme ausgebildet werden. Die Bedarfsspitzen deckt ein Heizwasserspeicher, dem erfindungsgemäss die Abwärme des Antriebsmotors aufgeprägt wird. Durch Beimischung von Rücklaufwasser zum Vorlaufwasser kann die Temperatur trotz variabler Speicherwasser-Temperatur konstant gehalten werden.

Die Erfindung soll anhand von Figuren näher erläutert werden.

Figur 1 zeigt das Schaltbild einer erfindungsgemässen Wärmepumpe zur Beheizung eines Gewächshauses. Durch den Plastikwärmetauscher 1 strömt die bewegte Aussenluft 2 hindurch und gibt die Wärme an den Wärmeträgerkreislauf 3, der aus einer Salzsole besteht, ab. Dieser Wärmeträger gelangt über die Pumpe 4 in den Wärmeübertrager 5/ der als Verdampfer ausgebildet ist. Durch das Ansaugrohr 6 saugt der Kompressor 7 verdampftes Arbeitsmedium an und presst dieses in den Verflüssiger 8. Von dort aus gelangt das Kondensat über das Entspannungsventil 9 in den Verdampfer-Wärmetauscher 5. Der Kompressor 7 wird vom Dieselmotor 10 angetrieben. Der Kühlkreislauf wird von der Pumpe 11 durch den Heisswasserspeicher 12 geleitet. Der Abgasstrom strömt aus dem Sammler 13 durch einen im unteren Bereich des Heisswasserspeichers angeordneten Wärmeübertrager 14 und von dort aus in die Abgasleitung 15.

Der Antrieb kann alternativ über ein Windrad 16 erfolgen. Dann sind die Überholkupplungen 17 und 17¹ erforderlich.

Ein Wasserkreislauf wird durch die Pumpe 18 zum Wärmetauscher 19 gefördert, der zwischen dem Lüfter 20 und einer Latentspeicherbatterie 21 angeordnet ist, so daß die Wärme an die Latentspeichermasse in der Latentspeicherbatterie 21 abgegeben wird und dann gemäss Pfeil 22 aus dem Austrittsschlitz austritt. Für den Latentspeicher, der aus vielen übereinander angeordneten Speicherbehältern 24 besteht, zwischen denen die Luft hindurchtreten kann, werden Latentspeicher-

massen vorgesehen, die je nach gewünschter Temperatur zwischen 15°C und 35°C schmelzen. Solange Sonneneinstrahlung herrscht/ kann das Gebläse 20 die erhitzte Gewächshausluft 25 ansaugen und damit die Speichermasse in den Speicherbehältern 24 aufladen. Wenn die so bereitgestellte Wärme für die folgende Nacht nicht ausreicht, wird der Kompressor 7 in Betrieb genommen, über den Wärmetauscher 19 besorgt nunmehr die Kondensationswärme die Aufheizung der Speichermasse in den Speicherbehältern 24 und gleichzeitig, sofern erforderlich, die Beheizung des Innenraumes. Das-im Heisswasserspeicher in Vorrat gehaltene Heisswasser 12 wird durch Rippenrohre geleitet, die im Austrittsschlitz 23 angeordnet sind. Diese Wärme dient lediglich zur weiteren Aufheizung der bei 25 eintretenden Gewächshausluft.

Figur 2 a zeigt in detaillierter Skizze einen Abschnitt des Wärmetauschers 1.

Figur 2 b zeigt den gleichen Wärmetauscher in der Ansicht von der Blickrichtung 30. Durch zwei Flüssigkeitskästen und 32 gelangt die als Wärmeträger eingesetzte Salzsole in die aus thermoplastischem Werkstoff extrudierten Platten 33, deren zwei Hohlkanalgruppen am unteren Rand 34 miteinander kommunizieren. Die Trennwand 3 5 trennt den mit dem Stutzen 36 kommunizierenden Eintrittsbereich von dem Flüssigkeitskasten 32 und dem Stutzen 37. Innerhalb der Hohkanäle folgt die Sole den Pfeilen 38. Nach unten hin sind gemäss 39 die nebeneinanderliegenden Stegplatten ohne Verbindung miteinander, so daß sich bildendes Eis zwischen zwei benachbarten Platten herunterfallen kann und sich gemäss 40 aufhäuft.

Figur 3 a zeigt die Latentspeicherbatterie 21 in der Draufsicht. Figur 3 b zeigt die gleiche Anordnung aus der Blickrichtung des Pfeiles 41. Der Lüfter 20 verläuft mit schräg nach oben gerichteter Achse und saugt die Gewächshausluft an. Die Luft durchströmt dann den Rippenwärmetauscher 19, dessen Anschlußrohre 42 und 42' mit dem Wärmeübertrager 8 verbunden sind. Danach tritt die Luft gemäss den Pfeilen durch die Speicherbatterie 21 hindurch und wird durch die Abdeckwandungen 44 bis in Bodennähe abgelenkt, um gemäss Pfeil 22 das Gerät zu verlassen. Im Austrittsschlitz 23 befindet sich das Rippenrohr 26, welches bei Bedarf vom Heisswasser des Heisswasserspeichers 12 durchsetzt wird. Diese Geräteanordnung eignet sich nicht nur für Wärme, die der Wärmepumpe entstammt, sondern auch für Wärme aus Heizkesseln. Durch die Anordnung der Wärmetauscher 19 vor und 26 hinter der Speicherbatterie 21 ist sichergestellt, daß die Speicherbatterie 21 niemals zu heiss wird.

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Claims

Ansprüche

My Wärmepumpe, die durch einen Verbrennungsmotor ge- ^ trieben wird und ihre Wärme über einem Luftübertrager aus der Aussenluft bezieht und an die Raumluft abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftwärmeübertrager aus von Längskanälen durchzogenen Platten (33) besteht, deren Kanäle nur mit oberhalb der Platten angeordneten Sammelräumen (32 und 35) und am unteren Ende miteinander kommunizieren, daß ferner die Verflüssiger-Wärme an einen Latentspeicher (21) abgegeben wird, der von der Raumluft (25) durchsetzt wird, der Kanäle aufweist, durch welche die Raumluft (25) zur Wärmeübertragung hindurchtritt und daß das Kühlwasser des Verbrennungsmotors sowohl mit dem Inneren eines Wassertanks (12), als auch mit einem Abgaswärmetauscher (14) im Wärmetausch steht und durch wärmeabgebende Wärmeübertrager (26) geleitet werden kann, die der Raumluft (25) zusätzlich Wärme aufprägen.
2. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeaufnehmende Wärmeübertrager aus Platten (23) besteht, die zwischen sich einen nach unten offenen Luftraum (39) bilden, so daß Eisschichten ungehindert abfallen können.
3. Wärmepumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (33) aus extrudiertem Kunststoff bestehen und eine Vielzahl parallel verlaufender Kanäle aufweisen.
4. Wärmepumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle der Platten (33) am unteren Ende (34) miteinander kommunizieren.
5. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß der vom Heisswasser durchströmte Wärmeübertrager (26) in Durchströmungsrichtung gesehen hinter der Speicherbatterie (21) angeordnet ist.
6. Wärmepumpe mit Speichergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichergerät aus zwei Reihen von Speicherbatterien (21) besteht und von einer Wandung (44) umschlossen ist und daß sich zwischen den Speicherbatterien (21) Wärmetauscher (19) befinden, durch die die Kondensationswärme über den Raumluftstrom (43) den Speicherbatterien (21) aufgeprägt wird.